中频电源电压闭环调节

中频电源电压闭环调节部分
　　中频电源中频电压信号由中频变压器过来，经CON2-6 和CON2-7 输入后，分为两路：一路送到逆变部分；另一路经3D24-3D27 整流后，又分为三路：一路送到电压调节器；一路送到过电压保护；另一路用于电压闭环自动投入。电压PI 调节器由3IC4D 组成，其输出信号由3IC4C 进行钳位限幅。3IC3A 和3IC7B组成电压闭环自动投入电路，DIP-3 开关用于电压开环调试。中频电源电压闭环调节器部分位于双闭环调节系统的外环，包括比例积分调节器、输出信号钳位限幅电路、电压闭环自动投入电路以及电压开环测试开关DIP-3。其中，电压调节器的电路原理如图13所示。

图13 中频电压调节器
　　中频电源电压调节器用于对中频电压信号进行闭环反馈调节，输入信号分别来自两路。其中，给定信号来自调功电位器的调节输出端，反馈信号来自中频电压器的二次绕组输出。由于两个输入分别接在调节器运放的同相端和反相端，因此实际调节输入为给定量与反馈量的差值。当电压反馈输入信号较大时，电路表现为比例加积分作用，而信号较小时，积分电容两端被并接上电阻，电路主要为比例作用。除此之外，在实际使用中对给定信号上升速度应具有一定的限制，并且在中频逆变为启动成功之前、重复启动期间或出现各种故障的时刻，都应该具备切断调节器输入输出信号的功能，以防止逆变部分出现误触发而损坏逆变桥路晶闸管。中频电源电压调节器可以分为以下四点进行分析：
　　1） 比例积分（PI）调节器
　　比例积分调节器是这部分电路的核心。电路由IC13A1/4四运算放大器LM324，二极管D45，电阻R37、R52、R62、R135，电容C32、C37、C38及拨动开关DIP-3等元件组成。其中，来自调功电位器的信号经电阻R61、R60分压后加在运放IC13A的同相输入端，作为给定参考电位。中频电压反馈信号（取到电路附图中W1）经电阻R37、R52加在运放IC13A的反相输入端，人为反馈检测信号。并接在两输入端的电容C32、C37与R37、R61组合起着退耦或滤波作用，二极管VD45可以用于对中频反馈信号进行限幅钳位。如果不考虑信号的输入内阻，则电路中PI调节特性的比例常数、积分常数主要由电阻R37、R52、R62及电容C38决定。电压调节器的输出电路由电阻R56、R57、R58、R84，电容C33和二极管VD46组成。其中R56是负载电阻，取自R56上的调节输出电压经电阻R57、R58、电容C33及二极管VD46组成耦合电路与电流调节器相接，经电阻R84去阻抗调节器。
　　2） 中频电源电压闭环自动投入电路
　　中频电源针对不同幅值的中频电压反馈信号，电压调节器的处理形式有所不同，为此专门设置了电压闭环自动投入电路。电路可以根据中频电压反馈信号的大小进行自动切换，对应小信号时电压调节部分主要呈现比例放大作用，只有在正常运行时才将比例积分作用接入。闭环自动投入电路由1/4四运算放大器IC13C、1/4四模拟开关IC21C、发光二极管DV1、电阻R33、R54、R55、R139等元件组成，电路接成比较器形式。在电路中，IC13C的同相端接R55、R139的分压，用作比较参考电压，R54为正反馈电阻，当IC13C的反相端为小信号，即低于同相端电位时，IC13C输出为高，模拟开关IC21C导通，积分电容C38被短路；反之，模拟开关IC21C断开，积分电容C38被接入。上述动作完成了电压调节器由比例特性向比例积分特性转换的过程，调节器的转换状态由发光二极管DV1进行指示。
　　3） 速率限定及允许投入电路
　　输出信号钳位限幅电路，用于限制手动给定信号的上升速度，当调节上升过快时限制比例积分调节器的输出电压，从而使整流输出电压也受到限制。除此功能之外，信号钳位限幅电路，还可以接受中频电路重复启动电路的控制，在扫频工作期间保证可靠的零压启动。输出信号钳位限幅电路由IC13D 1/4运算放大器LM324，二极管VD47等元件组成。其中同相输入端与比例积分调节器的输出相连，当比例积分调节器的差动输入信号过大时电路翻转，二极管VD47导通，拉低给定信号。
　　4） 中频电源故障及重复启动控制端
　　由于中频电源保护的需要，电压调节器的给定输入端和调节输出端还设置了保护措施。其控制方法是：在中频电源未启动成功或正在准备启动的过程中封锁给定输入，不允许功率调节上升；在中频电源系统出现各种故障保护时，封锁电压调节器的输出和下一级电流调节器的输入，从而禁止电流调节器输出，最终封锁整流触发脉冲。
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